DE19901639B4 - Pressure-responsive valve, especially for a vibration damper - Google Patents
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Abstract
Druckabhängig reagierendes Ventil für einen verstellbaren Schwingungsdämpfer mit einer Kolbenstange, die in einen mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Zylinderrohr axial beweglich angeordnet ist, wobei das druckabhängig reagierende Ventil mit einer über eine Druck-anschlußöffnung druckbeaufschlagten Verstelleinrichtung angesteuert wird, die einen zu einer Ventilfläche axial beweglichen Ventilkörper aufweist, wobei die Ventilfläche und der Ventilkörper zusammen einen Ventildurchlaßquerschnitt bestimmen und der Ventilkörper von einem in einem Druckraum schwimmend gelagerten Druckübersetzer angesteuert wird, der von mindestens einer Feder abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eines der den Ventildurchlaßquerschnitt bestimmenden Ventilteile (35; 39; 45; 103) mittels einer Einstellvorrichtung (73) relativ zu einer Momentanstellung des Druckübersetzer (43) bewegbar ist.Pressure dependent reacting Valve for an adjustable vibration damper with a piston rod inserted into a cylinder tube filled with damping fluid is arranged axially movable, wherein the pressure-responsive Valve with one over pressurized a pressure port opening Adjustment device is driven, the one to a valve surface axially movable valve body having, wherein the valve surface and the valve body together determine a valve passage cross-section and the valve body from a pressure transmitter floating in a pressure chamber is driven, which is supported by at least one spring, characterized characterized in that a the valve passage cross section determining valve parts (35; 39; 45; 103) by means of an adjusting device (73) is movable relative to a momentary position of the pressure booster (43).
Description
Die Erfindung betrifft ein druckabhängig reagierendes Ventil entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The The invention relates to a pressure-dependent Reactive valve according to the preamble of claim 1.
Aus
der
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein druckabhängig reagierendes Ventil derart weiterzuentwickeln, daß eine Ventilöffnungskennlinie und ein beliebiger Betriebspunkt darauf variabel einstellbar ist.task It is the object of the present invention to provide a pressure responsive valve to develop that one Valve opening characteristic and any operating point thereon is variably adjustable.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention Task by solved by the features of claim 1.
Der wesentliche Vorteil im Vergleich zum Stand der Technik liegt darin, daß der Ventildurchlaßquerschnitt unabhängig von der Lage und Vorspannung des Druckübersetzers einstellbar ist. Bisher lag immer eine geschlossene Verspannungskette vom Druckübersetzer bis zur Ventilfläche vor. Eine erhöhte Vorspannung des Druckübersetzers war immer mit einem geschlossenen Ventil verbunden. Gerade bei Tellerfedern besteht häufig die Notwendigkeit nach einer Nachjustierung der Federvorspannkraft. Mit der Einstellvorrichtung wird der zwanghafte Zusammenhang zwischen der Federvorspannkraft des Druckübersetzers und dem Ventildurchlaßquerschnitt aufgehoben, so daß bei identischer Vorspannkraft des Ventilkörpers ein geöffneter, aber auch ein geschlossener Ventildurchlaßquerschnitt möglich ist.Of the significant advantage over the prior art is that that the Ventildurchlaßquerschnitt independently is adjustable by the position and bias of the pressure booster. So far, there was always a closed tension chain from the pressure booster to the valve surface in front. An increased Preload of the pressure booster was always connected to a closed valve. Especially with disc springs is often the need for a readjustment of the spring biasing force. With the adjustment of the compulsive relationship between the spring biasing force of the pressure booster and the valve passage cross section lifted, so that at identical preload force of the valve body an opened, but also a closed valve passage cross section is possible.
Für ein Ventilkennfeld bedeutet das, daß man über die Federvorspannung des Druckübersetzers Kraftkennlinien unterschiedlicher Steigungen, d. h. unterschiedlicher Kraftgradienten erzeugen kann und mittels der Einstellvorrichtung einen Betriebspunkt auf der Kraftkennlinien einstellen kann, ab dem beispielsweise der Ventilkörper gerade öffnet.For a valve map does that mean that you can talk about the Spring preload of the pressure booster Force characteristics of different gradients, d. H. different Can generate force gradients and by means of the adjustment set an operating point on the power characteristics, from for example, the valve body just opens.
Bei einer Ausführungsform ist der Ventilkörper mittels der Einstellvorrichtung axial relativ zum Druckübersetzer justierbar. Alternativ kann die Ventilfläche mittels der Einstellvorrichtung relativ zum Druckübersetzer justierbar sein. Ein Kriterium bei der Entscheidung für oder gegen eine der beiden Varianten kann darin gesehen werden, ob und mit welcher Vorrichtung das Ventil eingestellt wird, wobei das einzustellende Bauteil möglichst leicht zugänglich sein sollte.at an embodiment is the valve body by means of the adjusting device axially relative to the pressure booster adjustable. Alternatively, the valve surface by means of the adjustment relative to the pressure intensifier be adjustable. A criterion in the decision for or against one of the two variants can be seen in it, whether and with which device the valve is set, the adjusted Component as possible easily accessible should be.
Die Einstellvorrichtung soll möglichst zwei Funktionen erfüllen. Zum einen ist die beschriebene Bewegung eines der Ventilteile zu gewährleisen. Zum anderen sind auch Haltekräfte aufzunehmen, die gegen Betriebskräfte im Ventil wirken. Deshalb besteht die Einstellvorrichtung aus einer Gewindeverbindung, die bei der erstgenannten Variante den Druckübersetzer mit dem Ventilkörper zumindest mittelbar verbindet.The Setting device should as possible fulfill two functions. On the one hand, the described movement of one of the valve parts is too guarantee at. To the others are also holding forces which act against operating forces in the valve. That is why the adjusting device of a threaded connection, which in the first variant of the pressure booster with the valve body at least indirectly connects.
Bei einer vorteilhaften Abwandlung weist der Druckübersetzer eine Sacklochgewindeöffnung zur teilweisen Aufnahme des Ventilkörpers auf, wobei die Sacklochgewindeöffnung Teil der Einstellvorrichtung ist. Diese Lösung bietet sich insbesondere dann an, wenn der Ventilkörper zwecks Einstellung aus Richtung der Ventilfläche erreichbar ist. Man spart die Abdichtung des Ventilkörpers zum Druckübersetzer ein, da keine Durchgangsöffnung für den Ventilkörper vorliegt.at an advantageous modification, the pressure booster a blind hole thread opening for partial Receiving the valve body on, wherein the blind hole thread opening Part of the adjustment is. This solution is particularly suitable then on, when the valve body for adjustment from the direction of the valve surface is reached. You save the sealing of the valve body to the pressure intensifier a, because no through hole for the Valve body is present.
Man kann auch vorsehen, daß der Druckübersetzer eine Öffnung aufweist, durch die eine Verlängerung des Ventilkörper auf die dem Ventilkörper abgewandten Seite des Druckübersetzers führt, wobei zwischen der Verlängerung und dem Druckübersetzer die Einstellvorrichtung angeordnet ist, die den Ventilkörper relativ zum Druckübersetzer beweglich lagert. Zum einen wird der Ventilkörper besonders gut radial geführt. Des weiteren läßt sich die Rückseite des Ventilkörpers in der Regel leichter erreichen, wenn dieser beim Einstellablauf beispielsweise von einem Druckmedium beaufschlagt wird und eine gewisse Dichtheit der Meßvorrichtung zum Ventil gefordert ist. Besonders einfach wird der Einstellvorgang, wenn die Verlängerung zentrisch zur Druckanschlußöffnung in einem Deckel der Versteileinrichtung angeordnet ist, so daß die Verlängerung durch die Druckanschlußöffnung erreichbar ist.you can also provide that the Pressure intensifier an opening through which an extension of the valve body facing away from the valve body Page of the pressure intensifier leads, being between the extension and the pressure intensifier the adjusting device is arranged, which the valve body relative to the pressure intensifier movable stores. On the one hand, the valve body is guided particularly well radially. Of more can be the backside of the valve body usually easier to achieve if this during the adjustment process For example, is acted upon by a pressure medium and a certain tightness of the measuring device to the valve is required. The setting process becomes especially easy when the extension centric to the pressure connection opening in a cover of the adjusting device is arranged, so that the extension reachable through the pressure connection opening is.
Für alle Ausführungsformen wird angestrebt, daß das mittels der Einstellvorrichtung bewegliche Ventilteil mindestens eine Werkzeugfläche aufweist.For all embodiments, it is desirable that the movable by means of the adjustment Valve part has at least one tool surface.
Man kann aber auch eine Variante realisieren bei der die Ventilfläche von einer Schraubhülse innerhalb eines topfförmigen Einsatzes gebildet wird. Die Schraubhülse kann bei Bedarf verdreht werden, wodurch sich die Lage der Ventilfläche ändert.you But can also realize a variant in which the valve surface of a screw sleeve inside a pot-shaped Insert is formed. The screw can be twisted if necessary be, whereby the position of the valve surface changes.
Selbst wenn die Gewindeverbindung der Einstellvorrichtung von einem Befestigungsgewinde gebildet wird, so muß ein axiales Gewindespiel berücksichtigt werden, da die Ventildurchlaßquerschnitte recht klein sind und das geringe axiale Gewindespiel den Ventildurchlaßquerschnitt beeinflußt. Aus diesem Grund weist die Gewindeverbindung einen Gewindespielausgleich auf. Ein Gewindespielausgleich könnte derart aussehen, daß das bewegliche Ventilbauteil beispielsweise mit einem ortsfesten Bauteil verrollt oder verschweißt wird. Das gesamte Ventil baut aber sehr klein, so daß entsprechende Arbeitsschritte u. U. zu Beschädigungen am Ventil führen können.Even when the threaded connection of the adjusting device is formed by a fastening thread becomes, so must considered axial thread play be because the valve passage cross sections are quite small and the low axial thread play the valve port cross section affected. Out For this reason, the threaded connection has a thread play compensation on. A thread play compensation could look like that, that the movable valve member, for example, with a stationary component rolled or welded becomes. But the entire valve builds very small, so that appropriate Work steps u. U. to damage at the valve can.
Dadurch, daß der Gewindespielausgleich aus einer auf das relativ zum Druckübersetzer bewegliche Ventilteil wirkenden Vorspannfeder besteht, wird sichergestellt, daß stets dieselben Gewindeflankenseiten aufeinanderliegen. Ein Flankenwechsel aufgrund extem schwankender Drücke auf den Ventilkörper durch Ausnutzen des Gewindespiels ist damit ausgeschlossen.Thereby, that the Thread play compensation from one to the relative to the pressure intensifier movable valve part acting biasing spring is ensured is ensured that always the same thread flank sides lie on one another. A flank change due extreme fluctuating pressures on the valve body by exploiting the thread play is excluded.
Zur weiteren Feineinstellung des Ventils ist vorgesehen, daß der Druckübersetzer beidseitig von Federelementen auf Stützflächen gehalten wird, wobei mindestens eine der Stützflächen axial verstellbar ist, wodurch die Vorspannung der auf den Druckübersetzer wirksamen Federelemente justierbar ist. In Abhängigkeit der Vorspannung kann erreicht werden, daß die resultierenden Federkräfte der am Druckübersetzer angreifenden Federn in Öffnungsrichtung oder in Schließrichtung wirken. Es kann auch ein Kräftegleichgewicht eingestellt werden. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn als Federelement ebene Federscheiben anstelle von Tellerfedern eingesetzt werden. Der Einfluß der Schirmung bei den Tellerfedern ist aufgehoben.to further fine adjustment of the valve is provided that the pressure booster is held on both sides by spring elements on support surfaces, wherein at least one of the support surfaces axially is adjustable, causing the bias of the pressure intensifier effective spring elements is adjustable. Depending on the bias voltage can be achieved that the resulting spring forces the at the pressure intensifier attacking springs in the opening direction or in the closing direction Act. It can also be a balance of power be set. It has proved to be particularly advantageous pointed out, if as a spring element flat spring washers instead be used by disc springs. The influence of shielding on the disc springs is canceled.
Im Hinblick auf eine einfache Einstellmöglichkeit wird die axial bewegliche Stützfläche von einem Stützring gebildet, der im Druckraum verschieblich gelagert ist. Zur kostengünstigen und trotzdem zuverlässigen Befestigung des Stützringes bildet dieser eine Preßpassung mit einer Führung innerhalb des Druckraums. Die Preßpassung läßt sich relativ leicht auslegen, da die maximal auftretenden Betriebskräfte am Stützring bekannt sind. Wird das Übermaß der Preßpassung geschickt ausgelegt, so kann der Stützring in einer Meßvorrichtung exakt eingestellt werden, indem beispielsweise ein Stempel auf den Stützring einwirkt und nach Messung der Federkraft am Druckübersetzer abgehoben werden kann. Die bei der Preßpassung auftretenden Reibkräfte zwischen dem Stützring und der Führung wirken gegen die Stützkräfte der Federelemente. Die Einstellung der Federelemente ist stufenlos möglich, wobei auf eine Gewindeverbindung zwi schen dem Stützring und der besagten Führung für den Stützring verzichtet werden kann.in the With regard to a simple adjustment is the axially movable Support surface of a support ring formed, which is displaceably mounted in the pressure chamber. At low cost and still reliable Attachment of the support ring this forms a press fit with a guide within the pressure chamber. The interference fit can be interpreted relatively easily, because the maximum occurring operating forces are known on the support ring. Will the excess of press fit cleverly designed, so the support ring in a measuring device be set exactly by, for example, a stamp on the support ring acts and after measuring the spring force on the pressure booster can be lifted. The frictional forces occurring during the interference fit between the support ring and the leadership act against the support of the Spring elements. The adjustment of the spring elements is infinitely possible, wherein waived a threaded connection between tween the support ring and the said guide for the support ring can be.
Setzt man das druckabhängig reagierende Ventil zusammen mit einer Luftfeder eines Kraftfahrzeuges ein, deren Betriebsdruck auf den Druckübersetzer einwirkt, so steht ein relativ großes Luftvolumen in der Luftfeder einem relativ kleinen Volumen im Druckraum des Ventils gegenüber. Bei einer Federungsbewegung der Luftfeder wird das Luftvolumen kompremiert und anschließend wieder entspannt. Diese Schwingbewegungen würden sich auf den Druckübersetzer übertragen. Um den Betriebsdruck in Abhängigkeit der Beladung unabhängig von Federungsbewegungen während der Fahrt eines Fahrzeuges herauszufiltern, weist der Druckraum gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch eine Druckanschlußöffnung auf, in der eine Drossel angeordnet ist. Diese Drossel glättet die Schwankungen des Betriebsdruckes auf den Druckübersetzer. Als weiterer Vorteil ist zu sehen, daß bei einer Ausfederungsbewegung des Fahrzeuges die Luftfeder zwangsläufig entspannter wird, und damit der Druck auf den Druckübersetzer reduziert würde, womit gleichzeitig eine Dämpfkraftverringerung bei einem druckabhängig reagierenden Ventil in einem Schwingungsdämpfer verbunden wäre, wenn die Drossel den Druck im Druckraum nicht kurzfristig halten könnte und somit gerade in der Zugstufe, wenn man eine größere Dämpfwirkung anstrebt, der Zielvorstellung nachkommt, in der Zugstufe eine möglichst hohe Dämpfung zu realisieren.Puts one the pressure dependent Reactive valve together with an air spring of a motor vehicle a, whose operating pressure acts on the pressure booster, so stands a relatively large one Air volume in the air spring a relatively small volume in the pressure chamber opposite the valve. During a suspension movement of the air spring, the air volume is compressed and subsequently relaxed again. These oscillatory movements would be transferred to the pressure intensifier. To the operating pressure in dependence the loading independently of suspension movements during filter out the drive of a vehicle, the pressure chamber according to one advantageous dependent claim on a pressure port opening in which a throttle is arranged. This throttle smoothes the fluctuations of the operating pressure on the pressure booster. Another advantage is to be seen that in a rebound movement of the vehicle, the air spring is inevitably more relaxed, and so that the pressure on the intensifier would be reduced which at the same time a Dämpfkraftverringerung at a pressure dependent Reactive valve would be connected in a vibration damper, though the choke could not hold the pressure in the pressure room in the short term and Thus, especially in the rebound, if you want a greater damping effect, the goal complies, in the rebound to the highest possible attenuation realize.
Die Wirkung einer Drossel ist abhängig von der Länge, dem Querschnitt und dem Verlauf der Drosselstrecke ab. Diese Forderungen werden auf sehr einfache Weise wirkungsvoll erfüllt, wenn die Drossel von einem Innengewinde gebildet wird, in das ein Schraubstück eingedreht wird, wobei das Gewindespiel zwischen dem Innengewinde und dem Schraubstückgewinde eine Drosselstrecke bildet. Das Gewindespiel stellt den Querschnitt, die Abwicklung des Gewindeganges die Drossellänge und die Schraubenform den Verlauf dar. Alle drei Parameter werden von einem Gewinde in sehr hohem Maße erfüllt, so daß die Drosselwirkung entsprechend ist.The Effect of a throttle depends by the length, the cross section and the course of the throttle section. These demands are effectively fulfilled in a very simple way, when the throttle of a Internal thread is formed, in which a screw is screwed, the Thread play between the internal thread and the screw thread forms a throttle section. The thread play represents the cross-section, the development of the thread, the throttle length and the screw shape the Course. All three parameters are from a thread in very high degree Fulfills, So that the Throttling action is accordingly.
So ist bei einer vorteilhaften Ausführung vorgesehen, daß die Verlängerung in die Druckanschlußöffnung ragt. Damit sind mehrere Vorteile verbunden. So wird die Zugänglichkeit der Verlängerung für den Einstellvorgang verbessert. Des weiteren erhält man bei entsprechender Dimensionierung der Querschnitte von Druckanschlußöffnung zur Verlängerung eine Radialführung der Verlängerung. Bei einem besonders engen Spalt zwischen der Verlängerung und der Druckanschlußöffnung kann auch der Spalt als Drossel genutzt werden.Thus, it is provided in an advantageous embodiment that the extension projects into the pressure port. There are several advantages associated with this. This improves the accessibility of the extension for the adjustment process. Furthermore, you get with appropriate dimensioning of Cross sections of pressure port for extending a radial extension of the extension. In a particularly narrow gap between the extension and the pressure port opening and the gap can be used as a throttle.
Des weiteren kann die Verlängerung einen Drosselzulaufkanal von der Druckanschlußöffnung bis zum Druckraum aufweisen. Damit ist der Zusammenhang zwischen Führung und Drossel beim Spalt aufgehoben. Bei der Dimensionierung der Drossel kann man nicht beliebig vorgehen, sondern muß bestimmte rechnerische Zusammenhänge einhalten, die u. U. eine Führung der Verlängerung an dieser Stelle nicht zulassen.Of another can be the extension have a throttle inlet channel from the pressure port opening to the pressure chamber. Thus, the relationship between leadership and throttle is lifted at the gap. When sizing the throttle, you can not go anywhere, but must be certain computational relationships comply, the u. U. a guide the extension do not allow at this point.
Um einen besonders langen Drosselzulaufkanal zu erhalten mündet der Drosselzulaufkanal in der Verlängerung in die bereits als Drossel wirksame Gewindeverbindung zwischen dem Druckübersetzer und der Verlängerung.Around to get a particularly long Drosselzulaufkanal opens the Throttle inlet channel in extension in the already effective as a throttle threaded connection between the Pressure intensifier and the extension.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden: Es zeigt:Based The following description of the figures is intended to explain the invention in more detail: It shows:
In
Wenn
die Kolbenstange
Wenn
die Kolbenstange
Die
Auf
der Ventilfläche
ist in dieser Betriebsstellung ein Ventilkörper
Der
Druck in der Druckanschlußöffnung,
im weiteren Steuerdruck genannt, wirkt auf den Druckübersetzer
Auf
der ersten Stützfläche
Ausgehend
von der Dichtung
Damit
die Einstellvorrichtung bzw. die Gewindeverbindung spielfrei arbeitet,
ist zwischen der Verlängerung
und der Oberseite des Druckübersetzers
eine Vorspannfeder
Bei
der Montage wird zunächst
der Ventilkörper
Für eine bestimmte
Ventileinstellung soll auf den Ventilkörper eine definierte Öffnungskraft
aufgebracht werden. Gleichzeitig wird der Druckübersetzter
Danach
muß die
Vorspannfeder
Die
Mit der unterschiedlichen Vorspannung der ersten und zweiten Federelemente werden unterschiedliche Steigungen bei den Schließkräften Fs erreicht. Die Einstellvorrichtung ermöglicht eine Verschiebung des Betriebspunktes, beispielsweise des Öffnungspunktes des Ventilskörpers vom der Ventilfläche auf einer Geraden im Kennlinienfeld. Damit kann auch ein Betriebspunkt im dritten Quadranten des Kennfeldes eingestellt werden, bei dem der Ventilkörper von den Federelementen auch ohne Krafteinleitung auf den Ventilkörper bereits von der Ventilfläche abgehoben ist. Die Schließkräfte Fs stellen die resultierenden Kräfte dar, die auf den Druckübersetzer einwirken, nämlich die in Schließrichtung wirkende Steuerkraft im Druckraum und die Vorspannkraft des zweiten Federelementes abzüglich der Öffnungskraft des ersten Federelementes. Die Horizontalachse des Kraftdiagrammes stellt den Weg der Einheit Druckübersetzer/Ventilkörper dar, wobei der Ursprung den Zustand markiert, wenn der Ventilkörper auf der Ventilfläche ohne Schließkraft aufliegt.With the different bias of the first and second spring elements different slopes in the closing forces F s can be achieved. The adjustment device allows a shift of the operating point, for example, the opening point of the valve body from the valve surface on a straight line in the characteristic field. Thus, an operating point in the third quadrant of the characteristic field can be adjusted, in which the valve body is lifted from the spring elements even without force on the valve body from the valve surface. The closing forces F s represent the resulting forces which act on the pressure booster, namely the control force acting in the closing direction in the pressure chamber and the biasing force of the second spring element minus the opening force of the first spring element. The horizontal axis of the force diagram represents the path of the unit pressure intensifier / valve body, wherein the origin marks the state when the valve body rests on the valve surface without closing force.
Für die weitere
Beschreibung wird wieder auf die
Während des
Dämpferbetriebs
wird Dämpfflüssigkeit über die
Hochdruckteilstrecke
Es
sei noch erwähnt,
daß der
Momentandruck im Schwingungsdämpfer,
wenn keine Kolbenbewegung abläuft,
auf die Fläche
der Größe der Unterseite
des Druckübersetzers
zuzüglich
der Anströmfläche
Der
wesentliche Aufbau der
Der
wesentliche Vorteil der aufgezeigten Unterschiede liegt darin, daß der Stationärdruck im Schwingungsdämpfer aufgrund
der Gasvorspannung im Ausgleichsraum
Die
Bei
der Darstellung der
In
der
Mit
der
Die
Dazu
verfügt
der Spannring
Ähnliche
Verhältnisse
liegen bei dem ersten Ventilelement
Im übrigen ist
noch zu erwähnen,
daß die Höhen der
Absätze
Des
weiteren ist der Übergang
von der ersten Stützfläche
In
der
Die
gezeigten Ventile
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